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拉曼光譜簡介

發(fā)布時間:2022-01-25 10:03:49 瀏覽量:5622 作者:Tiger

摘要

拉曼光譜 是一種光散射技術(shù)改橘,可以簡單地認(rèn)為:在拉曼散射過程中滋尉,入射光子和樣品相互作用產(chǎn)生了與入射光子不同波長的散射光子.

正文


拉曼光譜簡介

當(dāng)單色光照射到樣品上時淹接,光與樣品發(fā)生某些形式的相互作用富腊。它可以按照一定方式被反射、吸收或者散射摘悴。其中出現(xiàn)的散射光可以告訴拉曼光譜學(xué)家一些關(guān)于樣品分子結(jié)構(gòu)的信息碌识。


分析散射光的頻率(波長)可以發(fā)現(xiàn)讽挟,其中不僅存在與入射光波長相同的成分(瑞利散射),而且還存在有少量的波長改變了的散射光(斯托克斯和反斯托克斯拉曼散射)丸冕,拉曼散射光強(qiáng)度大約是總散射光強(qiáng)度的10-7 耽梅。正是這些波長改變了的拉曼散射光能夠給我們提供有關(guān)樣品的化學(xué)成分和結(jié)構(gòu)信息.



來自分子的散射光有幾種成分:瑞利散射、斯托克斯和反斯托克斯拉曼散射.在分子體系中胖烛,這些頻率主要是位于分子轉(zhuǎn)動眼姐、振動以及電子能級躍遷相關(guān)的范圍內(nèi)诅迷。散射光沿著所有方向輻射,伴隨波長的變化众旗,其偏振方向也有變化罢杉。

1. 散射光頻率不發(fā)生改變的散射過程稱為瑞利散射,就是Lord Rayleigh用來解釋天空之所以呈現(xiàn)為藍(lán)色的那種過程贡歧。


2. 散射光頻率(波長)發(fā)生改變的散射過程稱為拉曼散射滩租,拉曼光子的能量與入射光子能量相比可以增大,也可以變小利朵, 取決于分子的振動態(tài)律想。



3. 斯托克斯和反斯托克斯拉曼散射中,前者散射光子的能量較之入射光子變低(失去能量绍弟,波長紅移)技即,而它的散射強(qiáng)度更大一些,這是因?yàn)樵谑覝叵路肿又写蠖鄶?shù)電子主要布居在振動基態(tài)(參見上圖所示)


4. 分子中少量電子布居在較高的振動能級上樟遣,因此散射光子的能量可以大于入射光子而叼,(獲得能量,波長藍(lán)移)這就是強(qiáng)度相對弱很多的反斯托克斯拉曼散射.


5. 入射光子和樣品分子相互作用豹悬,光子能量的改變量(得到或者失去能量)取決于每個化學(xué)鍵(振動)的特性葵陵。并非所有的振動都能在拉曼光譜上反映出來,這取決于分子的對稱性瞻佛。但是可以獲得足夠的信息脱篙,用來對分子結(jié)構(gòu)進(jìn)行相當(dāng)精確的表征。因此涤久,C-H鍵對應(yīng)的能量改變不同于 C-O對應(yīng)的能量改變,也不同于金屬和氧之間成鍵的能量改變忍弛。通過測量散射光中這些不同波長成分响迂,可以探測到與這些不同波長相對應(yīng)的不同的鍵和振動.


拉曼光譜能夠探測材料的化學(xué)結(jié)構(gòu),它提供的信息包括:

1. 化學(xué)結(jié)構(gòu)和化學(xué)鑒別细疚;

2. 相和形態(tài)蔗彤;

3. 應(yīng)力;

4. 污染物和雜質(zhì)疯兼;

一般而言然遏,拉曼光譜是特定分子或材料獨(dú)有的化學(xué)指紋,能夠用于快速確認(rèn)材料種類或者區(qū)分不同的材料吧彪。在拉曼光譜數(shù)據(jù)庫中包含著數(shù)千條光譜待侵,通過快速搜索,找到與被分析物質(zhì)相匹配的光譜數(shù)據(jù)姨裸,即可鑒別被分析物質(zhì)秧倾。



如圖所示分別是甲醇(methanol)和乙醇(ethanol)的拉曼光譜,二者有著顯著的區(qū)別怨酝,可以用于區(qū)分這兩種液體物質(zhì)。


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